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Fluent案例|闪蒸

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2年前浏览4177

本案例利用Fluent中的Evaporation-Condensation模拟模拟闪蒸过程。

关于闪蒸现象:

闪蒸现象:闪蒸就是高压的饱和液体进入比较低压的容器中后,由于压力的突然降低,这些饱和液体变成一部分的容器压力下的饱和蒸汽和饱和液的现象。——《百度百科》

1 问题描述

计算模型如下图所示。高温高压的液态水从入口流入计算区域,入口温度400 K,压力0.3 MPa。容器内初始压力1 atm,初始温度293 K,液相进入容器后由于其温度高于饱和温度而发生闪蒸。

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2 Fluent数值

  • 2D、Double Precision 方式启动Fluent
  • 利用菜单File → Read → Mesh… 读取网格文件flashing.msh

2.1 General设置

  • 进入General 面板,选择选项TransientAxisymmetric,并指定重力加速度为X轴-9.81 m/s
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  • 点击Scale… 按钮打开网格缩放对话框,如下图所示,将计算域尺寸缩放到0.642*0.075 m
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2.2 Models设置

  • 打开多相流设置对话框
    • 选择Mixture模型
    • 激活选项Implicit Body Force
    • 其他参数保持默认设置
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  • 激活能量方程
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  • 选择采用Realizable k-epsilon湍流模型
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2.3 Materials设置

  • 从材料数据库中添加液态水与水蒸气
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  • 修改液态水物性参数,如下图所示
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  • 修改水蒸气物性参数,如下图所示
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注:利用REFPROP计算得到1 atm条件下的水的汽化热为2256.5 kJ/kg,将该值与分子量相乘换算为标准状态焓。

2.4 设置相

  • 设置液态水为主相
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  • 设置水蒸气为次相
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  • 选择相间传质模型为evaporation-condensation
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  • 设置Lee模型参数,如下图所示
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注:From Phase Frequency与To Phase Frequency分别为蒸发频率因子与冷凝频率因子,这两个参数通常用于调整蒸发量与冷凝量与试验值进行对标用的。若没有试验值,对于同时存在蒸发与冷凝的问题(如热管等),通常将冷凝因子调大,冷凝因子与蒸发因子的比率大约为液相与气相密度的比率。本案例主要为蒸发,为了更容易观察到蒸发现象,可以将蒸发频率设置一个较大的值。千万注意,没有经过试验数据校准的Lee模型,是不可用用于定量研究的。

2.5 设置边界条件

1、velocity-inlet_inlet边界

  • 将边界velocity-inlet_inlet 设置为Pressure-Inlet类型
  • 指定总压为0.3e6 Pa
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  • 设置入口温度400 K
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  • 设置vapor相的体积分数为0
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2、output边界

  • output边界类型指定为pressure-outlet
  • 设置出口静压为0 Pa
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  • 指定出口回流温度为293 K
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  • 指定出口汽相回流体积分数为0
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2.6 Methods设置

  • 如下图所示指定计算方法
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2.7 Controls设置

  • 如下图所示设置求解控制参数
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2.8 Monitor设置

  • 将连续方程的收敛残差设置为1e-8
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2.9 初始化

  • 如下图所示设置初始值
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2.10 进行计算

  • 设置时间步数10000,时间步长为0.0001 s进行计算
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3 计算结果

计算时间很长,这里只计算了0.03 s。

  • 速度变化
  • 汽相分布
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注:案例模型取自《实用多相流数值模拟》,案例中对其中一些计算参数进行了修改。

相关计算文件:

链接:https://pan.baidu.com/s/1iFHZ5JterTSETvZWpIY9PQ 提取码:2umn


(本文结束)

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首次发布时间:2022-01-10
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